(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
分子状又はガス状の汚染物質を吸着するシリコンウエハの微細片を表面に設けられた電極に積層した水晶振動子の製造方法であって、
導電性を有する導電性接着剤とシリコンウエハの微細片とを練り混ぜた後に、電極に塗布する工程を含むことを特徴とする水晶振動子の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の製造方法によって製造された水晶振動子をクリーンルームの内部に設置し、シリコンウエハがケミカル汚染物質を吸着したことにより生じる重量変化を水晶振動子の共振周波数として出力することにより、クリーンルームの内部のケミカル汚染物質の濃度を計測すること特徴とする汚染濃度計測装置。
【請求項３】
請求項２に記載した汚染濃度計測装置が設置されたことを特徴とするクリーンルーム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分子状又はガス状の汚染物質を吸着するシリコンウエハを表面に設けられた電極に積層した水晶振動子の製造方法及び当該方法により製造された水晶振動子を用いた汚染濃度計測装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体や液晶デバイスの生産・開発用クリーンルームでは、各種の分子状又はガス状の汚染物質（以下、「ケミカル汚染物質」という）の室内空気中濃度の低減が要求されている。
【０００３】
特に、シリコンウエハ、液晶パネル用基板や光学系レンズ等に吸着して悪影響を及ぼすことが知られている樹脂用可塑剤（ジブチルフタレート（ＤＢＰ）、ジオクチルフタレート（ＤＯＰ））、酸化防止剤（ジブチルヒドロキシトルエン（ＢＨＴ））、難燃剤（リン酸エステル類）や低分子環状シロキサン類の除去が課題となっている。
【０００４】
ところで、これらケミカル汚染物質の濃度測定は、シリコンウエハ等の基板をクリーンルーム内の適宜の場所に設置し、基板表面にケミカル汚染物質を吸着させ、あるいはクリーンルームの内部空気を直接サンプリングし、これをガスクロマトグラフ（ＧＣ）やガスクロマトグラフ質量分析装置（ＧＣ−ＭＳ）等を使用して定性・定量分析することにより行っていた。
【０００５】
しかしながら、これらの濃度測定は、ケミカル汚染物質をサンプリングした後にクリーンルーム外に取り出して測定するために測定時間がかかるという問題と、ケミカル汚染物質を連続的に測定することができないという問題を有している。
【０００６】
このような問題を解決すべく、分子状又はガス状の汚染物質を吸着するシリコンウエハの薄膜を表面に設けられた電極に積層した水晶振動子を用いた汚染センサをクリーンルームの内部に配置し、そのシリコンウエハの薄膜がケミカル汚染物質を吸着したことにより生じる重量変化を水晶振動子の共振周波数の変化として出力することにより、ケミカル汚染物質の濃度を測定する方法が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−１８０３３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、シリコンウエハの薄膜は、蒸着、スパッタリング、あるいは化学気相成長法（ＣＶＤ）により、電極に積層されるため、水晶振動子が高価なものとなっていた。
【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、従来よりも安価に製造することができる水晶振動子の製造方法及び当該方法により製造された水晶振動子を用いた汚染濃度計測装置、並びに、当該汚染濃度計測装置が設置されたクリーンルームを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、分子状又はガス状の汚染物質を吸着するシリコンウエハの微細片を表面に設けられた電極に積層した水晶振動子の製造方法であって、導電性を有する導電性接着剤とシリコンウエハの微細片とを練り混ぜた後に、電極に塗布する工程を含むことを特徴とする。
【００１４】
本発明は、上記発明によって製造された水晶振動子をクリーンルームの内部に設置し、シリコンウエハがケミカル汚染物質を吸着したことにより生じる重量変化を水晶振動子の共振周波数として出力することにより、クリーンルームの内部のケミカル汚染物質の濃度を計測すること特徴とする。
また、本発明は、上記発明にかかる汚染濃度計測装置が設置されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明にかかる水晶振動子の製造方法は、導電性を有する導電性接着剤によりシリコンウエハを電極に貼付するので、蒸着、スパッタリング、あるいは化学気相成長法等のように高価な設備を必要とせず、水晶振動子を安価に製造することができる。
【００１６】
本発明にかかる汚染濃度計測装置は、安価に製造した水晶振動子を用いるので、安価に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
まず、図１及び図２に基づいて、水晶振動子を用いた汚染濃度計測装置を詳細に説明する。図１は、水晶振動子を用いた汚染濃度計測装置を示す概念図であり、図２は、図１に示した汚染濃度計測装置を用いて計測した計測結果を示す図である。
【００１８】
図１に示す汚染濃度計測装置１は、半導体や液晶デバイスの生産・開発用のクリーンルームの内部に設置され、ケミカル汚染物質をリアルタイムで計測できるようにしたものである。
【００１９】
図１に示すように、汚染濃度計測装置１は、ケーシング２の内部に水晶振動子（ＱＣＭ）３を装填したものである。
【００２０】
ケーシング２は、筒状をした箱体であって、一端部にクリーンルームの室内空気を導入する空気導入部２１を設け、他端部に導入した空気を排出する空気排出部２２を設けてある。空気導入部２１は、クリーンルームに臨む開口であって、ＨＥＰＡ（High Efficiency Particulate Air Filter）またはＵＬＰＡ（Ultra Low Penetration Air Filter）等のフィルタ２１ａが装着してある。空気排出部２２は、吸引ポンプ（図示せず）に接続される開口であって、吸引ポンプを稼働すると、空気導入部２１を介してケーシング２の内部にクリーンルームの室内空気が一定速度で強制的に導入され、その後、空気排出部２２を介してケーシング２の外部に空気が排出されるようになっている。
【００２１】
水晶振動子３は、水晶片３１と、水晶片３１の両側の表面に設けられた一対の電極３２と、電極の少なくとも一方に積層されたシリコンウエハとを有しており、ケミカル汚染物質はシリコンウエハに吸着されるようになっている。
【００２２】
水晶振動子３の電極３２には、共振回路４１が接続されている。共振回路４１は、水晶振動子３を共振させるもので、電源４２が接続され、電源４２から電力が供給されるようになっている。また、共振回路４１には、周波数カウンタ４３が接続され、水晶振動子３が共振した周波数をカウントするようになっている。
【００２３】
周波数カウンタ４３には、データ処理装置（ＰＣ）４４が接続されている。データ処理装置４４は、水晶振動子３が、シリコンウエハがケミカル汚染物質を吸着することにより生じる重量変化を共振周波数変化として出力することを用い、周波数カウンタ４３がカウントした周波数から、シリコンウエハがケミカル汚染物質を吸着することにより生じる重量変化を算出するようになっている。
【００２４】
また、図１に示すように、汚染濃度計測装置１は、温湿度センサ５０と冷却装置５１とを備えている。温湿度センサ５０は、ケーシング２の内部を通過する空気の温度と湿度を計測するものであり、コントローラ５２に接続されている。冷却装置５１は、ケーシング２の内部の空気を冷却するものであり、たとえば、ケーシング２の周りに配設したペルチェ素子で構成されている。
【００２５】
冷却装置５１は、電源５３を介して、コントローラ５２に接続されており、温湿度センサ５０から取得した温度及び湿度に基づいて電源５３をオン・オフ制御することにより、ケーシング２の内部を通過する空気を適温に維持するようになっている。
【００２６】
上述した汚染濃度計測装置１は、図２に示すように、時間の経過とともに汚染物質の吸着量（重量）が増加する。そして、単位時間あたりの変化量（吸着速度）と空気量との関係からケミカル汚染物質の空気中濃度が推定できる。たとえば、平均的な吸着量変化のデータを用意しておき、これと日々のデータを比較することによって、異常事態の発生や室内汚染物質濃度の変動を感知する。
【００２７】
上述した汚染濃度計測装置１は、空気導入部２１にフィルタ２１ａを装着しているので、水晶振動子３に付着する粒子の影響を排除し、ケミカル汚染物質の濃度を正確に計測できる。また、吸引ポンプを稼働すると、ケーシング２の内部にクリーンルームの室内空気が一定速度で強制的に導入されるので、短時間で多くのケミカル汚染物質をシリコンウエハに吸着させることができ、クリーンルーム中の汚染物質濃度を短時間に精度よく評価できる。
【００２８】
また、汚染濃度計測装置１は、冷却装置５１を備えているので、ケーシング２の内部の空気を冷却することにより、ケミカル汚染物質の吸着を促進することができる。これは、ケーシング２の内部の空気が冷却されると、分子状又はガス状のケミカル汚染物質の運動エネルギーが小さくなることにより、吸着されやすくなることによるものである。なお、露点以下まで冷却すると水晶振動子３の表面に結露が生じ、ケミカル汚染物質を測定できなくなるので、温湿度センサ５０によって監視し、結露が生じないように冷却装置５１を制御することが要求される。
【００２９】
上述した汚染濃度計測装置１を設置したクリーンルームによれば、突発的なケミカル汚染物質濃度の増大が生じた場合に、適切な対応（製造ラインの停止、濃度低減対策の実施等）をとることができる。
【００３０】
また、ケミカルフィルタ等の空気清浄化装置の連続的な性能評価が可能となり、メンテナンス時期の予測等、計画的な製造スケジュールが立案、実行できるようになる。
【００３１】
さらに、予め設定された管理濃度との比較により、空調設備運転の最適化が実行できるようになり、ランニングコストの低減を図ることができる。
【００３２】
つぎに、図３〜図５に基づいて、本発明にかかる水晶振動子の製造方法を詳細に説明する。図３は、実施の形態１にかかる水晶振動子の製造方法を示す概念図、図４は、実施の形態２にかかる水晶振動子の製造方法を示す概念図、図５は、実施の形態３にかかる水晶振動子の製造方法を示す概念図である。
【００３３】
ここに示す水晶振動子３の製造方法は、いずれも導電性を有する導電性接着剤６によりシリコンウエハ（薄膜であってもよいし微細片であってもよい）を電極３２に貼付する工程を含むものである。
【００３４】
図３に示すように、実施の形態１にかかる水晶振動子３の製造方法は、導電性を有する導電性接着剤６により、シリンコンウエハを研磨し切り出したシリコンウエハの薄膜７Ａを電極３２に貼付する工程を含むものである。
【００３５】
図４に示すように、実施の形態２にかかる水晶振動子３の製造方法は、導電性を有する導電性接着剤６を電極３２に塗布した後に、シリコンウエハの微細片７Ｂを電極３２に積層する工程を含むものである。
【００３６】
図５に示すように、実施の形態３にかかる水晶振動子３の製造方法は、導電性を有する導電性接着剤６とシリコンウエハの微細片７Ｂとを練り混ぜた後に、電極３２に塗布する工程を含むものである。
【００３７】
上述した水晶振動子３の製造方法は、いずれも導電性を有する導電性接着剤６によりシリコンウエハを電極に貼付するものであるから、蒸着、スパッタリング、あるいは化学気相成長法等のように高価な設備を必要とせず、水晶振動子３を安価に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】水晶振動子を用いた汚染濃度計測装置を示す概念図である。
【図２】図１に示した汚染濃度計測装置を用いて計測した計測結果を示す図である。
【図３】実施の形態１にかかる水晶振動子の製造方法を示す概念図である。
【図４】実施の形態２にかかる水晶振動子の製造方法を示す概念図である。
【図５】実施の形態３にかかる水晶振動子の製造方法を示す概念図である。
【符号の説明】
【００３９】
１    汚染濃度計測装置
２    ケーシング
２１    空気導入部
２１ａ    フィルタ
２２    空気排出部
３    水晶振動子
３１    水晶片
３２    電極
４１    共振回路
４２    電源
４３    周波数カウンタ
４４    データ処理装置
５０    温湿度センサ
５１    冷却装置
５２    コントローラ
５３    電源
６    導電性接着剤
７Ａ    シリコンウエハの薄膜
７Ｂ    シリコンウエハの微細片
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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